非水体系下强碱催化制备氰乙基淀粉的制备工艺
发布时间：2021-03-07 22:01
低取代度的氰乙基淀粉可作为纺织经纱上浆剂,具有良好的性能。对氰乙基淀粉制备工艺进行研究,在单因素试验基础上进行正交试验优化,确定了最佳反应条件为:淀粉30g、乙醇添加量120g、KOH质量分数4.0%、丙烯腈质量分数8%、温度60℃、时间6 h。在该条件下氰乙基淀粉的取代度可达0.103,符合纺织用淀粉浆料的要求。
【文章来源】：上海纺织科技. 2020,48(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同乙醇添加量对氰乙基淀粉取代度的影响
在淀粉添加量30 g，乙醇添加量120 g，丙烯腈质量分数8%，反应温度60℃，时间5 h的条件下，KOH质量分数对氰乙基淀粉取代度的影响见图2。由于迈克尔反应需要在碱的催化下进行，氰乙基淀粉需要在碱性条件下反应，在传统生产工艺中，一般采用Na OH作为催化剂。但Na OH中的Na+在后续的中和过程中会生成钠盐，这些钠盐往往只能作为废料处理，直接进入废水处理系统。本文使用KOH作为催化剂，在后续中和过程中会生成钾盐，钾盐可以做为肥料使用，其产物具有利用价值。另外，KOH和Na OH在水溶液中皆完全电离，在相同摩尔体积浓度下，二者具有相同的OH-浓度，即碱性相同。而在乙醇这种拉平溶剂中，二者的碱性有所不同，KOH的碱性强于Na OH，使用量下降，从而降低了生产成本。从图2中可看出，氰乙基淀粉的取代度随着KOH质量分数的增加呈现先上升后下降的趋势。KOH在反应过程中先与淀粉生成钾盐，形成亲核基团，之后再与丙烯腈反应生成氰乙基淀粉。在KOH质量分数较小时，催化活力小，取代度低。随着其质量分数的增大，取代度逐步升高，在6%时达到峰值，为0.121，之后下降。下降原因是所生成氰乙基淀粉发生了水解反应。目前应用于纺织行业的氰乙基淀粉的取代度一般在0.1左右，所以需要控制KOH的质量分数，这样既能获得较合适的取代度，又不产生较高的成本。经过试验，确定KOH质量分数为4%。
在淀粉添加量30 g，乙醇添加量120 g,KOH质量分数为4%，反应温度60℃，时间5 h的条件下，丙烯腈质量分数对氰乙基淀粉取代度的影响见图3。从图3中可看出，氰乙基淀粉的取代度随着丙烯腈质量分数的增加一直呈上升的趋势。在氰乙基淀粉的制备过程中，淀粉质量不变，丙烯腈质量分数越大，意味着其与淀粉的摩尔比越大，则发生迈克尔加成反应生成的氰乙基越多，因此其取代度就越高。但是目前应用于纺织行业的氰乙基淀粉的取代度一般在0.1左右，添加过多的丙烯腈，会导致取代度过高，不利于其在纺织行业的上浆等工艺过程中应用。此外，加入过多的丙烯腈，在后续的洗涤过程中，需要加入更多的无水乙醇以便去除过量的丙烯腈，导致无水乙醇消耗量的增加，使成本上升。所以，通过试验，确定丙烯腈质量分数为6%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氰乙基淀粉/聚乙烯醇共混膜的制备与性能研究[J]. 李楠,张光华,晏涛. 包装工程. 2008(03)
[2]氰乙基变性对淀粉浆料性能的影响[J]. 陈沛华,祝志峰. 纺织学报. 2007(06)
[3]多元复合改性淀粉的制备及其表面施胶性能[J]. 张光华,王卓妮,李慧. 中国造纸. 2007(06)
[4]氰乙基淀粉制备及其纸张表面施胶性能[J]. 王卓妮,张光华,朱军峰. 中国造纸. 2006(04)
[5]有机溶剂法制备氰乙基淀粉[J]. 杨建洲,李娟,高云鹤. 西北轻工业学院学报. 2001(04)
博士论文
[1]烷基多苷及氰乙基淀粉合成工艺及催化剂的研究[D]. 林强.华南理工大学 1997
硕士论文
[1]含氮非离子醚化变性淀粉浆料性能的研究[D]. 陈沛华.江南大学 2007
本文编号：3069874
【文章来源】：上海纺织科技. 2020,48(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同乙醇添加量对氰乙基淀粉取代度的影响
在淀粉添加量30 g，乙醇添加量120 g，丙烯腈质量分数8%，反应温度60℃，时间5 h的条件下，KOH质量分数对氰乙基淀粉取代度的影响见图2。由于迈克尔反应需要在碱的催化下进行，氰乙基淀粉需要在碱性条件下反应，在传统生产工艺中，一般采用Na OH作为催化剂。但Na OH中的Na+在后续的中和过程中会生成钠盐，这些钠盐往往只能作为废料处理，直接进入废水处理系统。本文使用KOH作为催化剂，在后续中和过程中会生成钾盐，钾盐可以做为肥料使用，其产物具有利用价值。另外，KOH和Na OH在水溶液中皆完全电离，在相同摩尔体积浓度下，二者具有相同的OH-浓度，即碱性相同。而在乙醇这种拉平溶剂中，二者的碱性有所不同，KOH的碱性强于Na OH，使用量下降，从而降低了生产成本。从图2中可看出，氰乙基淀粉的取代度随着KOH质量分数的增加呈现先上升后下降的趋势。KOH在反应过程中先与淀粉生成钾盐，形成亲核基团，之后再与丙烯腈反应生成氰乙基淀粉。在KOH质量分数较小时，催化活力小，取代度低。随着其质量分数的增大，取代度逐步升高，在6%时达到峰值，为0.121，之后下降。下降原因是所生成氰乙基淀粉发生了水解反应。目前应用于纺织行业的氰乙基淀粉的取代度一般在0.1左右，所以需要控制KOH的质量分数，这样既能获得较合适的取代度，又不产生较高的成本。经过试验，确定KOH质量分数为4%。
在淀粉添加量30 g，乙醇添加量120 g,KOH质量分数为4%，反应温度60℃，时间5 h的条件下，丙烯腈质量分数对氰乙基淀粉取代度的影响见图3。从图3中可看出，氰乙基淀粉的取代度随着丙烯腈质量分数的增加一直呈上升的趋势。在氰乙基淀粉的制备过程中，淀粉质量不变，丙烯腈质量分数越大，意味着其与淀粉的摩尔比越大，则发生迈克尔加成反应生成的氰乙基越多，因此其取代度就越高。但是目前应用于纺织行业的氰乙基淀粉的取代度一般在0.1左右，添加过多的丙烯腈，会导致取代度过高，不利于其在纺织行业的上浆等工艺过程中应用。此外，加入过多的丙烯腈，在后续的洗涤过程中，需要加入更多的无水乙醇以便去除过量的丙烯腈，导致无水乙醇消耗量的增加，使成本上升。所以，通过试验，确定丙烯腈质量分数为6%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氰乙基淀粉/聚乙烯醇共混膜的制备与性能研究[J]. 李楠,张光华,晏涛. 包装工程. 2008(03)
[2]氰乙基变性对淀粉浆料性能的影响[J]. 陈沛华,祝志峰. 纺织学报. 2007(06)
[3]多元复合改性淀粉的制备及其表面施胶性能[J]. 张光华,王卓妮,李慧. 中国造纸. 2007(06)
[4]氰乙基淀粉制备及其纸张表面施胶性能[J]. 王卓妮,张光华,朱军峰. 中国造纸. 2006(04)
[5]有机溶剂法制备氰乙基淀粉[J]. 杨建洲,李娟,高云鹤. 西北轻工业学院学报. 2001(04)
博士论文
[1]烷基多苷及氰乙基淀粉合成工艺及催化剂的研究[D]. 林强.华南理工大学 1997
硕士论文
[1]含氮非离子醚化变性淀粉浆料性能的研究[D]. 陈沛华.江南大学 2007
本文编号：3069874
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